3 種迷迭香揮發(fā)物組分對(duì)桃蚜及桃蚜繭蜂的趨性影響

蔡婷婷 王雨芊 高永茜 楊躍仙

（1. 云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650224；2. 云南省林業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，云南 昆明 650200）

近年來隨著化學(xué)生態(tài)學(xué)的發(fā)展，多營(yíng)養(yǎng)層次尤其是植物、植食性昆蟲及其天敵之間的相互關(guān)系的研究已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)最活躍的研究領(lǐng)域之一。在自然條件下，植物會(huì)通過樹脂、氣孔等方式向周圍環(huán)境釋放揮發(fā)物，這些植物揮發(fā)物釋放到大氣中后，會(huì)在植物間、植物與昆蟲間進(jìn)行傳遞[1-3]，捕食者(植食性昆蟲及其天敵)可利用其來進(jìn)行定位、捕食、交配、聚集[1]，可見植物揮發(fā)物在調(diào)控植物-植食性害蟲-害蟲天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系中起著非常關(guān)鍵性的角色[4]。 因此，有學(xué)者認(rèn)為，通過調(diào)節(jié)植物揮發(fā)性信息化合物來增強(qiáng)對(duì)害蟲的控制作用可以減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，對(duì)減少“3R”問題具有重要的應(yīng)用前景[5-8]。

桃蚜（Myzus persicae），又稱煙蚜，屬半翅目（Hemiptera）蚜總科（Aphidoidea），是多食性害蟲，在蚜總科已知4 000 余種桃蚜中是最重要的一類世界范圍的害蟲[9]，能危害50 多科352 種植物。桃蚜通過刺吸植物汁液，傳播60%的植物病毒病，其分泌物易生霉菌，引發(fā)煙霉病[10]，帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。桃蚜繭蜂（Diaeretiella rapae）屬于膜翅目（Hymenoptera）蚜繭蜂科（Aphidiidae），是桃蚜的優(yōu)勢(shì)寄生蜂[11]，全世界分布廣泛，林間種群數(shù)大，是蚜蟲的有效天敵，對(duì)蚜蟲有一定的自然控制力。

迷迭香(Rosmarinus officinalis)別名艾菊，為唇形科（Lamiaceae）迷迭香屬多年生常綠亞灌木，原產(chǎn)于地中海沿岸地區(qū)，1981 年由中國(guó)科學(xué)院植物研究所北京植物園引入我國(guó)，在云南、貴州、廣西、海南和新疆等地都有大面積栽種[12]。迷迭香氣味芳香、濃郁、清涼，不被蚜蟲危害，這種現(xiàn)象可能與迷迭香在自然條件下釋放的揮發(fā)物有關(guān)，而這種揮發(fā)物組分對(duì)蚜蟲可能具有驅(qū)避作用，尤其一些萜類化合物是調(diào)節(jié)植物、植食性害蟲及害蟲天敵相互關(guān)系的生物活性物質(zhì)。如松樹揮發(fā)物中的α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯對(duì)天牛、象甲等有引誘作用[13]，Degenhardt 等[14]報(bào)道單萜或倍半萜對(duì)天敵昆蟲有引誘作用。蚜蟲小，繁殖快，周期短，蚜蟲的控制目前最主要還是施用化學(xué)農(nóng)藥防治，雖然有效但易引發(fā)“3R”問題，可以考慮利用植物揮發(fā)性信息化合物來調(diào)控其生態(tài)行為[15]。本研究從化學(xué)生態(tài)學(xué)角度研究迷迭香植株揮發(fā)物對(duì)蚜蟲及其天敵蚜繭蜂的趨性影響，挑選了迷迭香揮發(fā)物的3 種主要萜類化合物標(biāo)準(zhǔn)品，測(cè)定其對(duì)桃蚜及其天敵桃蚜繭蜂的趨性行為選擇的影響，以期通過害蟲的生態(tài)防治減少農(nóng)藥的使用，為維護(hù)生態(tài)平衡提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試劑

1）蟲源：將野外捕獲的桃蚜成蟲養(yǎng)殖于溫室（溫度(25 ± 5) ℃；相對(duì)濕度 （RH） 為45%～75%；L∶D=14∶10）養(yǎng)蟲籠（50 cm × 50 cm × 50 cm）內(nèi)的煙草苗上，養(yǎng)蟲籠用雙層防蟲網(wǎng)籠罩防止桃蚜被寄生蜂寄生。挑選健康有翅、大小一致的成蟲供試。

將野外捕獲的桃蚜繭蜂飼養(yǎng)于養(yǎng)有桃蚜的養(yǎng)蟲籠（50 cm × 50 cm × 50 cm）內(nèi)，讓其在桃蚜幼蟲上產(chǎn)卵、發(fā)育、繁殖。挑選健康大小一致的成蟲供試。

2）供試溶劑：無水乙醇和正己烷均為分析純（AR），購買于上海試四赫維化工有限公司，2 次重蒸后備用；2 次重蒸餾水。

3）供試植物揮發(fā)物標(biāo)準(zhǔn)品：共3 種，分別為β-月桂烯、α-蒎烯、β-石竹烯，均購買于Sigma-Aldrich 公司，含量均為97%。

1.2 主要儀器及設(shè)備

Y 型嗅覺儀、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)（LZB-4 型，江陰市科達(dá)儀表廠）、電子分析天平（AL-104型，梅特勒-托利多儀器有限公司），超聲波清洗器（SK8210LHC 型，上海科導(dǎo)超聲儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 3 種迷迭香揮發(fā)物組分對(duì)有翅桃蚜及桃蚜繭蜂的嗅覺反應(yīng)氣味源設(shè)置

分別對(duì)3 種揮發(fā)物組分標(biāo)準(zhǔn)品設(shè)置3 個(gè)不同的劑量。以重蒸正已烷為溶劑，各揮發(fā)物組分濃度設(shè)置為0.1、0.5、1 mg/mL，各取10 μL，即得各揮發(fā)物有效劑量分別為1、5、10 μg。

氣味源設(shè)置如下：1 μg 組分標(biāo)樣vs. 正己烷溶劑對(duì)照；5 μg 組分標(biāo)樣vs. 正己烷溶劑對(duì)照；10 μg 組分標(biāo)樣vs. 正己烷溶劑對(duì)照。

1.3.2 3 種迷迭香揮發(fā)物組分對(duì)有翅桃蚜及桃蚜繭蜂的趨性選擇行為生測(cè)

采用“Y”型嗅覺儀法，具體方法參照婁永根[16]的方法并經(jīng)過簡(jiǎn)單改進(jìn)（見圖1），“Y”管兩臂與味源瓶（直徑22 cm，高20 cm）相連，味源瓶?jī)?nèi)放不同氣味源（1 個(gè)瓶?jī)?nèi)放有含揮發(fā)物組分的濾紙，另1 個(gè)瓶?jī)?nèi)放有含同量對(duì)照正己烷的濾紙），當(dāng)桃蚜爬至超過Y 管臂的5 cm 處，記錄該蟲對(duì)該臂的氣味源作出選擇，并記下選擇時(shí)間。若該蟲引入后10 min 不作出選擇，則視為無反應(yīng)。1 個(gè)處理測(cè)定桃蚜50 頭，每個(gè)處理設(shè)置5 次重復(fù)。每做完10 頭即換兩臂位置，每完成1 個(gè)處理，即清洗玻璃器皿。桃蚜繭蜂的生測(cè)方法同桃蚜。

圖1 “Y”型嗅覺儀示意圖Fig. 1 Schematic figure of Y-Tube olfactometer for bioassays

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)合Student-Newman-Keuls 檢驗(yàn)進(jìn)行單向ANOVA分析，比較不同處理數(shù)據(jù)間的差異顯著性和離散度。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種迷迭香植株揮發(fā)物與有翅桃蚜的嗅覺反應(yīng)

有翅桃蚜對(duì)3 種迷迭香植株揮發(fā)物的趨性選擇行為數(shù)量見圖2、3、4。分析結(jié)果表明：在設(shè)定的劑量范圍內(nèi)，β-石竹烯對(duì)有翅桃蚜趨向選擇無生物活性，10 μg 的β-月桂烯能顯著地引誘有翅桃蚜（P ＜0.05），而10 μg 的α-蒎烯能顯著地驅(qū)避有翅桃蚜（P ＜0.05）。

選擇時(shí)間結(jié)果表明（圖5、6、7）：有翅桃蚜顯著地趨向5 μg 的α-蒎烯（P＜ 0.05），但隨著α-蒎烯劑量增大至10 μg，有翅桃蚜趨向α-蒎烯揮發(fā)物極顯著地慢于對(duì)照正己烷揮發(fā)物（P＜0.01），有翅桃蚜趨向其他劑量的3 種標(biāo)準(zhǔn)品揮發(fā)物和對(duì)照正己烷揮發(fā)物的選擇時(shí)間差異均不顯著。

圖2 有翅桃蚜趨向不同劑量β-月桂烯數(shù)量Fig. 2 Number of M. persicae preferring to different dose volatiles from β-Myrcene

圖3 有翅桃蚜趨向不同劑量α-蒎烯的數(shù)量Fig. 3 Number of M. persicae preferring to different dose volatiles from α-Pinene

圖4 有翅桃蚜趨向不同劑量β-石竹烯的數(shù)量Fig. 4 Number of M. persicae preferring to different dose volatiles from β-Caryophyllene

圖5 有翅桃蚜趨向不同劑量β-月桂烯時(shí)間Fig. 5 The mean time (min) of individual M. persicae moved toward β-Myrcene

圖6 有翅桃蚜趨向不同劑量α-蒎烯的時(shí)間Fig. 6 The mean time (min) of individual M. persicae moved toward α-Pinene

圖7 有翅桃蚜趨向不同劑量β-石竹烯的時(shí)間Fig. 7 The mean time(min) of individual M. persicae moved toward β-Caryophyllene

2.2 3 種迷迭香揮發(fā)物組分與桃蚜繭蜂的嗅覺反應(yīng)

3 種迷迭香揮發(fā)物對(duì)桃蚜繭蜂的趨性行為選擇數(shù)量見圖8、9、10。分析結(jié)果表明：3 種迷迭香揮發(fā)物組分在設(shè)定的劑量范圍內(nèi)對(duì)桃蚜繭蜂的趨性選擇行為都產(chǎn)生了不同程度的影響，且起作用的劑量不盡相同，5 μg 的β-月桂烯能顯著地引誘桃蚜繭蜂（P＜ 0.05），5 μg 的α-蒎烯卻能顯著地驅(qū)避桃蚜繭蜂（P＜ 0.05），5 μg 的β-石竹烯對(duì)桃蚜繭蜂的趨性無活性。10 μg 的β-月桂烯能顯著地引誘桃蚜繭蜂（P＜ 0.05），而10 μg 的α-蒎烯對(duì)其有極顯著地驅(qū)避作用（P＜ 0.01），10 μg的β-石竹烯能顯著地引誘桃蚜繭蜂（P＜ 0.05）。

桃蚜繭蜂選擇時(shí)間（圖11、12、13）表明：桃蚜繭蜂趨向10 μg 的β-月桂烯顯著地快于對(duì)照正己烷（P＜ 0.05），趨向其他不同劑量的3 種迷迭香揮發(fā)物組分和對(duì)照正己烷的選擇時(shí)間均差異不顯著。

圖8 桃蚜繭蜂趨向不同劑量β-月桂烯數(shù)量Fig. 8 Number of D. rapae preferring to Different volatiles from β-Myrcene

圖9 桃蚜繭蜂趨向不同劑量α-蒎烯數(shù)量Fig. 9 Number of D. rapae preferring to Different volatiles from α-Pinene

圖10 桃蚜繭蜂趨向不同劑量β-石竹烯數(shù)量Fig. 10 Number of D. rapae preferring to different volatiles from β-Caryophyllene

圖11 桃蚜繭蜂趨向不同劑量β-月桂烯時(shí)間Fig. 11 The mean time(min) of individual D. rapae moved toward β-Myrcene

圖12 桃蚜繭蜂趨向不同劑量α-蒎烯時(shí)間Fig. 12 The mean time(min) of individual D. rapae moved toward α-Pinene

圖13 桃蚜繭蜂趨向不同劑量β-石竹烯時(shí)間Fig. 13 The mean time (min) of individual D. rapae moved toward β-Caryophyllene

3 結(jié)論與討論

利用植物揮發(fā)物來間接控制蟲害是化學(xué)生態(tài)學(xué)最活躍的研究領(lǐng)域之一，尤其是一些萜類化合物（主要是單萜或倍半萜）是調(diào)節(jié)植物、植食性害蟲及害蟲天敵相互關(guān)系的生物活性物質(zhì)[14]，故本研究選用了迷迭香植株揮發(fā)物主要成分的3 種萜類化合物（β-月桂烯、α-蒎烯、β-石竹烯），采用“Y”型嗅覺儀法，測(cè)定了其對(duì)桃蚜和桃蚜繭蜂的趨性選擇行為的影響。研究結(jié)果表明：在設(shè)定的劑量范圍內(nèi)，劑量達(dá)到10 μg，β-月桂烯表現(xiàn)為顯著地引誘桃蚜（P＜ 0.05），α-蒎烯表現(xiàn)為顯著地驅(qū)避桃蚜（P＜ 0.05），β-石竹烯對(duì)桃蚜的趨性選擇無影響。張振等[17]報(bào)道，β-月桂烯能引誘青楊脊虎天牛，α-蒎烯和β-月桂烯對(duì)天?？?、象甲科及郭公甲科的昆蟲有引誘作用；呂建華等[18]報(bào)道α-蒎烯對(duì)雜擬谷盜（Tribolium confusum）成蟲有明顯的驅(qū)避作用。這些與本研究結(jié)果說明同一種植物揮發(fā)物對(duì)不同昆蟲的作用不同，不同種的昆蟲可以利用相同的植物揮發(fā)物。從桃蚜的選擇時(shí)間上，桃蚜更易識(shí)別5 μg 的α-蒎烯揮發(fā)物，隨著α-蒎烯的劑量增加，桃蚜對(duì)其氣味的選擇時(shí)間顯著慢于對(duì)照。

3 種萜類化合物（β-月桂烯、α-蒎烯、β-石竹烯）對(duì)桃蚜的天敵桃蚜繭蜂的趨性也都產(chǎn)生了影響，在設(shè)定的劑量范圍內(nèi)，β-月桂烯和β-石竹烯表現(xiàn)為顯著地引誘桃蚜繭蜂（P＜ 0.05），α-蒎烯表現(xiàn)為顯著地驅(qū)避桃蚜繭蜂（P＜ 0.05）。Rasmann 等[19]報(bào)道β-月桂烯對(duì)草食動(dòng)物的天敵有引誘作用，Yan 等[20]報(bào)道β-石竹烯對(duì)害蟲天敵有引誘作用，Sasso 等[21]發(fā)現(xiàn)一定量的β-石竹烯對(duì)蚜繭蜂有引誘作用，這與本研究結(jié)果相一致。從桃蚜繭蜂選擇時(shí)間上，桃蚜繭蜂選擇10 μg 的β-月桂烯揮發(fā)物的時(shí)間顯著快于對(duì)照正己烷，說明桃蚜繭蜂對(duì)β-月桂烯揮發(fā)物更敏感。

同一種揮發(fā)物組分對(duì)蚜蟲及蚜繭蜂的生物活性影響可以相同，β-月桂烯能引誘蚜蟲也能引誘蚜繭蜂，α-蒎烯能驅(qū)避蚜蟲也能驅(qū)避蚜繭蜂，但起作用的劑量不盡相同，如5 μg 的β-月桂烯對(duì)有翅桃蚜的趨性無影響，但是能顯著的引誘桃蚜繭蜂，5 μg 的α-蒎烯對(duì)桃蚜的趨性無影響，卻能顯著驅(qū)避桃蚜繭蜂，10 μg 的β-石竹烯對(duì)桃蚜的趨性無影響，卻能顯著引誘桃蚜繭蜂，10 μg 的β-月桂烯能顯著地引誘有翅桃蚜，也能顯著地引誘其天敵桃蚜繭蜂。

植物的揮發(fā)物一般由多種組分按一定的比例組成，多種引誘化合物或多種驅(qū)避化合物混配有協(xié)同增效作用[22]，將本研究驅(qū)避效果或引誘效果較好的單一組分進(jìn)行二元或多元混配能否提高對(duì)桃蚜的驅(qū)避作用，能否提高對(duì)桃蚜繭蜂的引誘作用還有待進(jìn)一步研究。有研究報(bào)道，植物的揮發(fā)物與性信息素混配有增效作用[23]，將本研究中測(cè)定的驅(qū)避效果或引誘效果較好的單一組分與性信息素混配應(yīng)用是否對(duì)其他害蟲也有生物活性有待進(jìn)一步探索。